Исследователи показали, как скрученный графен меняет свойства под «магическим углом»

Графен уже зарекомендовал себя как удивительный материал во многих отношениях, но его свойства становятся еще более необычными и экзотическими, когда он искривлен — и два новых исследования дали ученым новую информацию об этом интригующем феномене.

Когда два листа графена соединены под немного разными углами, полученный материал становится либо очень эффективным при проведении электричества, либо очень эффективным при его блокировании. Он известен как закрученный графен с «магическим углом», и знание того, как и почему это происходит, может привести к успехам в области высокотемпературных сверхпроводников и квантовых вычислений.

Теперь ученые впервые увидели структуру изогнутого графена целиком и с очень высоким разрешением.

Для построения своей карты с высоким разрешением слоистого, скрученного графена исследователи использовали новую технику, называемую сканирующим нано-СКВИДом (сверхпроводящее устройство квантовой интерференции), способное воспринимать магнитные поля на наноуровне. Это все равно, что видеть яблоко на горизонте — здесь мы говорим о значительном уровне детализации.

Используя данные, полученные методом сканирующего нано-СКВИДа, команда смогла поэкспериментировать с несколькими различными углами скручивания для двух графеновых слоев, обнаружив, что «магический» угол скручивания в 1,1 градус лучше всего подходит для изоляции или сверхпроводимости.

Что происходит, когда два листа графена наложены друг на друга под слегка смещенным углом, так это то, что этот угол создает градиент, который индуцирует ток — он немного похож на два слоя полиэтиленовой пленки друг на друге.

Знание этих вариаций и их влияния дает ученым возможность в будущем создавать улучшенные структуры из скрученного графена. То же самое касается знания того, как графен может быть сложен в несколько слоев, с собой или с другими материалами.

Оказывается, что четырехслойный графен обладал теми же экзотическими свойствами, что и двухслойный графен, когда его скручивали под тем же углом в 1,1 градуса

Исследование было опубликовано в двух статьях в Nature, здесь и здесь.

Источники: Фото: Иллюстрация двух листов графена, сложенных под углом. (Хосе-Луис Оливарес / MIT)